C++智能指针 auto_ptr

auto_ptr 是一个轻量级的智能指针, 定义于 memory (非memory.h)中, 命名空间为 std.
auto_ptr 适合用来管理生命周期比较短或者不会被远距离传递的动态对象, 最好是局限于某个函数内部或者是某个类的内部.

使用方法:
　　std::auto_ptr<int> pt(new int(10));
　　pt.reset(new int(11));

成员函数

　　3个重要的函数：
　　(1) get 获得内部对象的指针, 由于已经重载了()方法, 因此和直接使用对象是一样的.如 auto_ptr <int> sp(new int(1)); sp 与 sp.get()是等价的
　　(2) release 放弃内部对象的所有权，将内部指针置为空, 返回所内部对象的指针, 此指针需要手动释放
　　　　std::auto_ptr<int> ap0(new int(1));
　　　　int* pa = ap0.release();
　　　　delete pa; // 需要手动释放
　　(3) reset 销毁内部对象并接受新的对象的所有权(如果使用缺省参数的话，也就是没有任何对象的所有权)

　　其构造函数被声明为 explicit, 因此不能使用赋值符对其赋值(即不能使用类似这样的形式 auto_ptr<int> p = new int;)

auto_ptr 的特征

(1) auto_ptr 的对象所有权是独占性的.
　　auto_ptr 的拷贝构造和赋值操作符所接受的参数类型都是非const的引用类型(而一般都应该使用的const引用类型), 其原因在于为了使其内部能调用了 release 方法将原有的对象进行释放, 然后使用新对象替换原有的对象.
　　因此导致动态对象的所有权被转移了, 新的 auto_ptr 独占了动态对象的所有权. 被拷贝对象在拷贝过程中被修改, 拷贝物与被拷贝物之间是非等价的.
　　下面的使用方法将会出错:
　　　　std::auto_ptr<int> pt1(new int(10));
　　　　std::auto_ptr<int> pt2 = pt1;
　　　　printf("pt1:%d\n", pt1); // 此时应输出 0
　　　　printf("pt1 value:%d\n", *pt1); // 错误, 对象已释放
(2) 不能将 auto_ptr 放入到标准容器中. 标准库容器无准备的拷贝行为, 会导致原 auto_ptr 内的对象被释放, 造成难以发觉的错误.

使用 auto_ptr 的注意事项

(1) auto_ptr 不能指向数组
(2) auto_ptr 不能共享所有权
(3) auto_ptr 不能通过复制操作来初始化
(4) auto_ptr 不能放入容器中使用
(5) auto_ptr 不能作为容器的成员
(6) 不能把一个原生指针给两个智能指针对象管理(对所有的智能指针).
　　int* p = new int;
　　auto_ptr<int> ap1(p);
　　auto_ptr<int> ap2(p); // 错误, p不能给第二个智能指针对象. 会引起两次释放p

VC中的源码实现

template<class _Ty>
class auto_ptr
{    // wrap an object pointer to ensure destruction
public:
    typedef auto_ptr<_Ty> _Myt;
    typedef _Ty element_type;

    explicit auto_ptr(_Ty *_Ptr = 0) _THROW0()
        : _Myptr(_Ptr)
    {    // construct from object pointer
    }

    auto_ptr(_Myt& _Right) _THROW0()
        : _Myptr(_Right.release())
    {    // construct by assuming pointer from _Right auto_ptr
    }

    auto_ptr(auto_ptr_ref<_Ty> _Right) _THROW0()
    {    // construct by assuming pointer from _Right auto_ptr_ref
        _Ty *_Ptr = _Right._Ref;
        _Right._Ref = 0;    // release old
        _Myptr = _Ptr;    // reset this
    }

    template<class _Other>
    operator auto_ptr<_Other>() _THROW0()
    {    // convert to compatible auto_ptr
        return (auto_ptr<_Other>(*this));
    }

    template<class _Other>
    operator auto_ptr_ref<_Other>() _THROW0()
    {    // convert to compatible auto_ptr_ref
        _Other *_Cvtptr = _Myptr;    // test implicit conversion
        auto_ptr_ref<_Other> _Ans(_Cvtptr);
        _Myptr = 0;    // pass ownership to auto_ptr_ref
        return (_Ans);
    }

    template<class _Other>
    _Myt& operator=(auto_ptr<_Other>& _Right) _THROW0()
    {    // assign compatible _Right (assume pointer)
        reset(_Right.release());
        return (*this);
    }

    template<class _Other>
    auto_ptr(auto_ptr<_Other>& _Right) _THROW0()
        : _Myptr(_Right.release())
    {    // construct by assuming pointer from _Right
    }

    _Myt& operator=(_Myt& _Right) _THROW0()
    {    // assign compatible _Right (assume pointer)
        reset(_Right.release());
        return (*this);
    }

    _Myt& operator=(auto_ptr_ref<_Ty> _Right) _THROW0()
    {    // assign compatible _Right._Ref (assume pointer)
        _Ty *_Ptr = _Right._Ref;
        _Right._Ref = 0;    // release old
        reset(_Ptr);    // set new
        return (*this);
    }

    ~auto_ptr()
    {    // destroy the object
        delete _Myptr;
    }

    _Ty& operator*() const _THROW0()
    {    // return designated value
#if _ITERATOR_DEBUG_LEVEL == 2
        if (_Myptr == 0)
            _DEBUG_ERROR("auto_ptr not dereferencable");
#endif /* _ITERATOR_DEBUG_LEVEL == 2 */

        return (*get());
    }

    _Ty *operator->() const _THROW0()
    {    // return pointer to class object
#if _ITERATOR_DEBUG_LEVEL == 2
        if (_Myptr == 0)
            _DEBUG_ERROR("auto_ptr not dereferencable");
#endif /* _ITERATOR_DEBUG_LEVEL == 2 */

        return (get());
    }

    _Ty *get() const _THROW0()
    {    // return wrapped pointer
        return (_Myptr);
    }

    _Ty *release() _THROW0()
    {    // return wrapped pointer and give up ownership
        _Ty *_Tmp = _Myptr;
        _Myptr = 0;
        return (_Tmp);
    }

    void reset(_Ty *_Ptr = 0)
    {    // destroy designated object and store new pointer
        if (_Ptr != _Myptr)
            delete _Myptr;
        _Myptr = _Ptr;
    }

private:
    _Ty *_Myptr;    // the wrapped object pointer
};